Syntax Literate : Jurnal Ilmiah Indonesia p–ISSN: 2541-0849 e-ISSN : 2548-1398 Vol. 4, No. 2 Februari 2019

## ANALISIS  PERUBAHAN  LAJU  ALIR  DAN  POTENSI  SUMUR  DENGAN MENGGUNAKAN  METODE  MASS  BALANCE  DAN  WEIR  BOX  UNTUK MENENTUKAN BESARNYA DAYA LISTRIK YANG DIHASILKAN

## Rial Dwi Martasari, Trendy Tornando dan Adrian Indarti
Akademi Minyak dan Gas (AKAMIGAS) Balongan Indramayu Email : rialdwim@gmail.com, tornandotrendy@gmail.com, Adrianindarti@gmail.com

## Abstrak
This  research  is  done  in  PT  Geo  Dipa  Energi  Dieng,  Banjarnegara  Regency, Central  Java  Province.  The  consideration  is  PT  Geo  Dipa  Energi  Dieng  is  one geothermal  power  plant  in  Indonesia  which  has  the  characteristics  of  reservoir double phase with water dominated, so interesting to be the place of the  research because  the  equipment  production  is  complex.  The  method  of  calculation  in  this research by using Mass Balance and Weir Box method which is used to calculate the flow rate of geothermal fluid production, the potential of wells and the amount of power electricity generated. Geothermal flow fluid flow rate calculation is very important and must be done at any time, since the production of geothermal wells must  be  tailored  to  the  needs,  the  production  equipment  and  the  power  plant equipment which can be arranged by using the wellhead. Based on Mass Balance and  Weir  Box  Method,  the  calculation  of  vapor  and  brine  mass  flow  rate  from January  1,  2017  to  February  22,  2017  obtained  the  average  value  of  vapor  mass flow  rate  (MVapour)  is  29.4785  tons  /  hour,  water  flow  rate  of  mass  (MBrine)  is 44.31 tons / hour, total fluid mass flow rate (MTotal) is 73.782 tons / hour, vapor fraction is 39.94688%, brass fraction is 60.05312%, flowing enthalpy is 1620 kJ / kg, potential The total well (gross) is 33.205 MW. The net potential is 13.2653 MW, resulting in 3.93 MWe of electricity.
Keywords : Flow Rate, Electricity, Mass Balance, Potential Well And Weir Box

## Pendahuluan
Produksi  geothermal  yang  memanfaatkan  uap  panas  dan  bertekanan  sebagai pembangkit  listrik  tenaga  panas  bumi  harus  diatur  menggunakan  kepala  sumur  ( well head )  untuk  disesuaikan  dengan  kebutuhan,  peralatan  produksi  dan  peralatan pembangkit listriknya. Pengaturan kepala sumur ( well head ) dapat menentukan jumlah produksi  geothermal,  tetapi  pengaturan  kepala  sumur  ( well  head )  tidak  selamanya menghasilkan  jumlah  produksi  yang  tetap.  Dikarenakan  ada  faktor  lain  yang mempengaruhi yaitu anomali tekanan dan suhu reservoir, yang mana hal tersebut dapat
mempengaruhi naik atau turunnya jumlah produksi uap yang dihasilkan. Oleh karena itu diperlukan  perhitungan  laju  alir  dan  potensi  sumur  setiap  saat  untuk  menentukan besarnya listrik yang dapat dihasilkan.
Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  metode  Mass  Ballance  dan Weir  Box,  dengan  pengukuran  laju  alir  brine  menggunakan  Rectangular  Weir  Box, yang  mana  metode  ini  berbeda  dengan  metode  yang  digunakan  di  perusahaan  tempat Penelitian. Pemilihan kedua metode tersebut atas dasar tidak terpasangnya alat ukur laju alir  uap  di  lapangan  panas  bumi  PT  GEO  DIPA  ENERGI  DIENG,  yang  sebelumnya pengukuran  laju  alir  uapnya  menggunakan  metode  orifice.  Dikarenakan  orifice dianggap mudah rusak dan kurang ekonomis, kemudian metode orifice diganti dengan metode pendekatan Mass Balance, dimana metode ini merupakan metode yang saat ini dipakai di perusahaan tempat Penelitian. Selain itu dipilih rectangular weirbox, karena alat tersebut merupakan jenis weir box yang paling akurat untuk menghitung laju alir air ( brine ).

## Metode Penelitian
Untuk  mendukung  penelitian  dan  kajian  yang  akan  dilakukan  sehingga  dapat ditarik  suatu  kesimpulan,  maka  dapat  dilakukan  beberapa  metode  pelaksanaan,  yaitu antara lain :
1) Study  Literature  adalah  mencari  referensi-referensi  yang  berhubungan  dengan proses  produksi  uap  panas  bumi  dari  tempat  penelitian  maupun  dari  literatur- literatur  lain.  Berikut  adalah  literatur  yang  digunakan  dalam  pengumpulan  data informasi:  Buku  Teknik  Panas  bumi  oleh  Ir.  Nenny  Miryani  Saptadji,  Ph.D,
Geothermal  Power  Plants  book  oleh  Ronald  DiPippo  dan  Geothermal  Reservoir Engineering book oleh Malcolm A. Grant and Paul S. Bixley.
2) Metode  Observasi  dilakukan  untuk  mendapatkan  gambaran  nyata  dari  proses produksi  sumur  panas  bumi  yang  ada  pada  lapangan,  mengamati  aliran  produksi, mendokumentasi dan mengambil tiap data yang diperlukan untuk penghitungan dan mencatat  permasalahan.  Untuk  dapat  menghitung  laju  aliran  fluida  dari  sumur produksi  dilakukan  pengamatan  langsung  bersama  dengan  Operator  Steam  Field. Kemudian  untuk  data  penunjang  lainnya  didapat  dari  dokumentasi  milik perusahaan.
3) Metode Wawancara dilakukan dengan cara menanyakan langsung kepada beberapa narasumber untuk mendapatkan informasi yang dibutuhkan bersama dengan Steam Field Operator Supervisor.
4) Pengolahan  data  dilakukan  setelah  semua  data  yang  dibutuhkan  diperoleh, kemudian dilakukan perhitungan laju aliran uap, air garam, dan massa total cairan, fraksi air garam dan uap, potensi sumur dan juga listrik yang dapat diproduksi. Dari hasil  perhitungan  tersebut  kemudian  dapat  diambil  kesimpulan  dengan mempertimbangkan perhitungan yang dilakukan oleh perusahaan.

## Hasil dan Pembahasan
1. Flow restriction & decline factor adalah faktor hambatan akibat scaling atau faktor lain  dan  faktor  penurunan  laju  alir  Massa  akibat  Massa  dari  reservoir  yang diproduksikan  dalam  jangka  waktu  tertentu.  Meskipun Flow  restriction  &  decline factor pada  umumnya  dan  seharusnya  kurang  dari  100%,  tapi  tidak  menutup kemungkinan nilai Flow restriction & decline factor bisa sama dengan 100% atau bahkan  lebih,  hal  itu  merupakan  akibat  adanya  anomali  reservoir  yang  dapat mempengaruhi  nilai  dari Flow  restriction  &  decline  factor .  Anomali  reservoir  ini bisa naiknya tekanan maupun naiknya suhu reservoir secara tidak wajar, dan dapat juga  karena  terbentuknya  steam  cap  yang  kemudian release dan steam mengalir masuk  ke  sumur  produksi.  Masuknya steam ke  sumur  produksi  maka  akan mengakibatkan  naiknya  tekanan  dan  laju  alir  dari  sumur  produksi,  perubahan naiknya  tekanan  dan  laju  alir  sumur  produksi  akan  diamati  serta  dianalisa  oleh engineer steam field , jika dalam 1 bulan tekanan dan laju alirnya stabil maka perlu dilakukan Tracer  Flow  Test untuk  mengetahui  laju  alir  Massa  fulida  geothermal yang aktual. Begitupula ketika anomali reservoir yang terjadi merupakan turunnya tekanan maupun turunnya suhu yang mengakibatkan turunnya tekanan dan laju alir sumur  produksi,  perubahan  itu  juga  akan  diamati  serta  dianalisa  oleh engineer steam field , jika dalam 1 bulan tekanan dan laju alirnya stabil maka perlu dilakukan Tracer Flow Test untuk mengetahui laju alir fluida geothermal yang aktual.
2. Berdasarkan  analisa  perhitungan  laju  alir  Massa  sumur  produksi  lapangan  panas bumi menggunakan Metode Mass Ballance dan Weir Box , didapat nilai fraksi fluida produksi sumur RE 25 dari tanggal 1 Januari 2017 sampai dengan 22 Februari 2017
dengan  rata-rata  vapour  39,94688%  dan  brine  60,05312%  yang  dapat  dilihat  dari grafik 1 tentang Fraksi Fluida Produksi.
Graph 1 Kurva Fraksi Fluida Produksi
Berdasarkan  perhitungan  rata-rata  fraksi  uap  dan  brine,  sesuai  dengan  yang dipublikasikan  PT  Geo  Dipa  Energi  (Persero)  bahwa  lapangan  panas  bumi  Dieng merupakan lapangan panas bumi dengan karakteristik reservoir Double Phasa with water  dominated,  dengan  perbandingan  fraksi  uap  dan  brine  adalah  40%  uap  dan 60%  brine.  Anomali  reservoir  menyebabkan  perbandingan  fraksi  uap  dan  brine tidak stabil seperti diperlihatkan pada grafik 1. Pada grafik 1 menunjukan produksi brine  naik  pada  tanggal  1  Januari  sampai  dengan  3  Januari  2017,  hal  itu dikarenakan naiknya tekanan reservoir mendorong brine yang terakumulasi di dasar sumur  kemudian  setelah  brine  yang  terakumulasi  di  dasar  sumur  terdorong  ke permukaan  akan  terjadi  kenaikan  fraksi  uap  dan  penurunan  brine  seperti  pada tangggal 3 Januari sampai dengan 8 Januari 2017 yang memperlihatkan hasil yang fluktuatif dimana fraksi uap lebih besar dari fraksi brine , hal ini merupakan akibat dari  anomali  reservoir  yang  memproduksikan  uap  lebih  banyak  dari  keadaan sebelumnya.
3. Selain didapat Fraksi fluida produksi, didapat juga besar laju alir Massa total fluida produksi yang dihasilkan berdasarkan tekanan kepala sumur yang dapat dilihat pada grafik  2  mengenai  hubungan  antara  laju  alir  Massa  total,  dengan  tekanan  kepala sumur.
Graph 2 Hubungan antara laju alir Massa total (Mtotal) dengan tekanan kepala sumur (WHP)
Dari  Grafik  2  dapat  diambil  kesimpulan  bahwa  laju  alir  Massa  total berbanding  terbalik  dengan  tekanan  kepala  sumur  (WHP),  ketika  memperkecil bukaan katup pada kepala sumur maka tekanan kepala sumur akan naik dan laju alir Massa  total  akan  turun  begitu  pula  sebaliknya  ketika  memperbesar  bukaan  katup pada kepala sumur maka tekanan kepala sumur akan turun dan laju alir Massa total akan naik.
Laju  alir  yang  besar  merupakan  target  dalam  produksi  sumur  geothermal namun  dalam  prakteknya  memproduksikan  sumur  geothermal  dalam  hal  ini membuka  katup  kepala  sumur  harus  memperhatikan  3  hal  pokok,  yaitu  standart operational  procedure  (SOP),  karakteristik  dari  reservoir  dan  Silika  Saturation Index  (SSI).  Jadi  jika  hendak  memproduksikan  sumur  geothermal  dengan membuka  katup  kepala  sumur  sebesar  mungkin,  perhatikan  pula  SSInya  karena apabila tekanan kepala sumur di bawah SSI maka fluida produksi akan cenderung terbentuk  silika,  termasuk  perhatikan  pula  karakteristik  reservoirnya  karena  jika karakteristiknya  seperti  di  tempat  Penelitian  ini  yaitu  di  Dieng  yang  tipe reservoirnya adalah double phasa with water dominated maka akan sangat banyak pula brine yang terproduksikan dan hal ini juga harus disesuaikan dengan SOPnya berapa banyak brine yang mampu diinjeksikan ke dalam bumi.
4. Perhitungan potensi sumur merupakan perhitungan untuk mengetahui kemampuan suatu  sumur  untuk  dimanfaatkan  usahanya,  dalam  hal  ini  adalah  memutar  turbin. Dengan  mengetahui  potensi  sumur  maka  dapat  menentukan  apakah  suatu  sumur
masih ekonomis untuk dijadikan sebagai sumur produksi atau tidak. Potensi sumur dibagi menjadi 2, yaitu potensi sumur total (gross) dan potensi sumur bersih (netto), dalam  hal  ini  potensi  sumur  bersih  merupakan  tolak  ukur  apakah  suatu  sumur masih  dikatakan  ekonomis.  Suatu  sumur  dikatakan  ekonomis  jika  potensi  sumur bersih lebih besar dari potensi sumur minimum pada saat Uji Produksi.
5. Dalam  pengoperasian  kepala  sumur  ketika  memperkecil  bukaan  katup  kepala sumur,  maka  well  head  pressure  (WHP)  naik  dan  Laju  Alir  Total  Massa  Fluida turun, potensi sumur total juga turun serta listrik yang dihasilkan turun begitu pula sebaliknya.
6. Ketika  ketinggian  level  brine  di  weir  box  naik  maka  Laju  Alir  Massa  Uap  akan turun,  potensi  sumur  netto  turun  dan  power  generated  juga  turun,  begitu  pula sebaliknya.
7. Pada  perhitungan  laju  alir  Massa  brine  yang  menggunakan  Metode  weir  box  di tempat pelaksanaan Penelitian ini, mempunyai kelemahan yaitu dimana brine tidak setiap  saat  dialirkan  melalui  weir  box,  melainkan  hanya  pada  hari  Senin  brine dialirkan melalui weir box. Jadi hasil perhitungan laju alir Massa brine merupakan hasil yang didapatkan setiap hari Senin dan dianggap stabil untuk 7 hari ke depan. Hal ini dikarenakan kandungan silika yang sangat tinggi pada brine sehingga untuk mencegah  kerusakan  weir  box  akibat  silika  hanya  digunakan  pada  hari  Senin  dan tebalnya silika pada dasar weir box tidak dianggap atau diabaikan, hal ini tentunya akan mempengaruhi hasil perhitungan laju alir Massa brine yang sebenarnya.
8. Perbandingan hasil perhitungan laju alir dan besarnya daya listrik  yang dihasilkan menggunakan  Metode  Mass  Ballance  (Perusahaan  tempat  Penelitian)  dengan Metode Masss Ballance dan weir box.
Table 1 Perbandingan hasil perhitungan menggunakan metode Mass Balance dan Weir Box  dengan Metode Mass Ballance yang dihitung oleh Perusahaan
No Descriptio
n Mass Balance Method (Company Place Final Report) Mass Ballanc e method and weir box.
No Descriptio n Mass Balance Method (Company Place Final Report) Mass Ballanc e method and weir box. 1 Steam Mass Rate (Mvappou r) 29,94 Ton/jam 30,0922
Ton/jam 2 Brine Mass Flow Rate (Mbrine) 43,62 Ton/jam 43,7734 Ton/jam 3 Total Mass Flow Rate (Mtotal) 73,56 Ton/jam 73,8657 Ton/jam 4 Power Generated 3,99 MWe 4,01 MWe
Pada Tabel 1 yang merupakan Perbandingan hasil perhitungan menggunakan metode  Mass  Balance  dan  Weir  Box  dengan  Metode  Mass  Ballance  (Perusahaan tempat Penelitian) dapat diperhatikan outputnya yaitu daya listrik yang dihasilkan, dimana  Metode  Mass  Ballance  dan  Weir  Box  hasilnya  sebesar  3,93  MWe  dan Metode Mass Balance (perusahaan tempat Penelitian) hasilnya sebesar 3,99 MWe. Selisih 0,02 MWe ini membuktikan bahwa perhitungan menggunakan metode Mass Balance dan Weir Box pada Penelitian ini dianggap tepat dan benar.
9. Berdasarkan  Metode  Mass  Ballance  dan  Weir  Box,  sumur  RE  25dari  tanggal  1 Januari  sampai  dengan  22  Februari  2017  (Lampiran  1)  didapatkan  rata-rata,  hasil perhitungan  laju  alir  Massa  uap  dan  brine  didapat  nilai  laju  alir  Massa  uap (MVapour)  sebesar  29,479  ton/jam,  laju  alir  Massa  air  (MBrine)  sebesar  44,31 ton/jam, laju alir Massa fluida total (MTotal) sebesar 73,78 ton/jam, fraksi vapour sebesar  39,9469%,  fraksi  brine  sebesar  60,05%,  flowing  enthalpy  sebesar  1620 kJ/kg, potensi Sumur total atau gross (QTotal) didapat sebesar 33,205 MW, Potensi vapour netto (QVapour) sebesar 13,265 MW dan listrik yang dihasilkan 3,93 MWe.

## Kesimpulan
Berdasarkan  Metode  Mass  Balance  dan  Weir  Box,  hasil  perhitungan  laju  alir massa  uap  dan  brine  sumur  RE  25dari  tanggal  1  Januari  2017  sampai  dengan  22 Pebruari  2017  didapat  nilai  rata-rata  laju  alir  massa  uap  (MVapour)  sebesar  29,47 ton/jam,  laju  alir  massa  air  (MBrine)  sebesar  44,31  ton/jam,  dan  laju  alir  massa  total fluida  (MTotal)  sebesar  73,78  ton/jam,  fraksi  vapour  sebesar  39,94%  dan  fraksi  brine sebesar  60,05%,  aliran  entalpi  adalah  1620  kJ  /  kg,  potensi  sumur  total  atau  gross  (Q Total)  didapat  sebesar  33,205  MW  dan  Potensi  sumur  netto  (QNetto)  sebesar  13,2653 MW dan listrik yang dihasilkan adalah 3,93 MWe.

## BIBLIOGRAFI
DiPippo,  Ronald.  2008. Geothermal  Power  Plants .  University  of  Massachusetts Dartmouth.
Dwikorianto,  Tavip  dan  Ciptadi.  2006. Explorasi,  Exploitasi  &  Pengembangan Panas bumi di Indonesia. Universitas Diponegoro. Semarang.
Grant,  Malcolm  A.  dan  Paul  S.  Bixley.  2011. Geothermal  Reservoir  Engineering . Academic Press of Elsevier.
Santoso,  Djoko.  2004. Catatan  Kuliah  Eksplorasi  Energi  Geothermal .  Institut Teknologi Bandung. Bandung.
Saptadji,  Nenny  Miryani.  2009. Teknik  Panas  Bumi .  Institut  Teknologi  Bandung.
Bandung.